JP2010131258A - Body motion detecting device - Google Patents

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Osatoshi Sato
修敏 佐藤
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a body motion detecting device capable of measuring the total pressure applied to an optionally selected area and the pressure in each of segmented places of the place of the optionally selected area at the same time so that the pressure distribution can be measured. <P>SOLUTION: The body motion detecting device for detecting motions of respective regions of the body of a subject while sleeping includes: a pressure sensing means disposed in the bedclothes of the subject and having at least one conductive elastomer sheet whose resistance changes according to the pressure received in a region of a prescribed shape as a pressure sensor; a resistance detecting means for detecting the change of resistance of the conductive elastomer sheet by converting the change of the resistance into the voltage or currents; a resistance/pressure converting means for converting the detected resistance into the pressure; and a pressure distribution computing means for computing the pressure distribution from the converted pressure value. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、就寝時における被験者の身体各部の動きを検出する体動検出装置に関するものである。本発明は、体動検出の基礎データとなる圧力情報を、感圧センサとして導電性エラストマーシートを用いて検出する構成を特徴としている。   The present invention relates to a body movement detection device that detects movement of each part of a subject's body at bedtime. The present invention is characterized in that pressure information, which is basic data for detecting body movement, is detected using a conductive elastomer sheet as a pressure-sensitive sensor.

導電性エラストマーシートを用いる先行技術文献として、特許文献1及び特許文献2がある。特許文献1に開示された装置は、計測用垂直針型プローブとその制御方法及び計測用垂直針型プローブ装置であり、その解決課題は、安定した計測データを得ると共に精度良い測定を可能にした新規な計測用垂直針型プローブを提供することである   As prior art documents using a conductive elastomer sheet, there are Patent Document 1 and Patent Document 2. The apparatus disclosed in Patent Document 1 is a measurement vertical needle type probe, a control method thereof, and a measurement vertical needle type probe apparatus, and the problem to be solved is to obtain stable measurement data and enable accurate measurement. To provide a new vertical probe for measurement

解決手段としての構成は、プローブ針と、このプローブ針を支持するシリンダ部と、このシリンダ部を上下動可能に支持する支持部と、前記シリンダ部の移動量に応じて押圧されその抵抗値が変化する感圧導電性ゴムと、この感圧導電性ゴムを押圧するために前記シリンダ部に設けられた押圧部とで構成した点にある。   The structure as a solving means is that a probe needle, a cylinder part that supports the probe needle, a support part that supports the cylinder part so as to move up and down, and a resistance value that is pressed according to the amount of movement of the cylinder part. The pressure-sensitive conductive rubber is changed and a pressing portion provided in the cylinder portion to press the pressure-sensitive conductive rubber.

特許文献2に開示された装置は、接地面積測定装置であり、その解決課題は、構成が極めて簡素で、しかもシステムの処理負荷の低減に貢献する接地面積測定装置を提供することである。   The apparatus disclosed in Patent Document 2 is a ground contact area measuring apparatus, and a problem to be solved is to provide a ground contact area measuring apparatus that has a very simple configuration and contributes to a reduction in processing load of the system.

解決手段としての構成は、面状の底部電極、面状の上部電極、両電極間に一様に配設され所定の導電性及び形状を有する低導電性部材、及び、前記低導電性部材上に配設され該低導電性部材と前記上部電極との接触を絶つ遮断部材よりなる接地面積測定センサを備え、そして、前記接地面積測定センサ上に物体が置かれた場合は、当該物体の下に位置する前記遮断部材などが前記物体の荷重により弾性的に変形して、前記低導電性部材と前記上部電極との接触を許容し、また、前記物体が除去された場合は、弾性的に復元して、前記低導電性部材と前記上部電極との接触を絶つように構成した点にある。   The structure as a solution includes a planar bottom electrode, a planar top electrode, a low conductivity member uniformly disposed between both electrodes and having a predetermined conductivity and shape, and the low conductivity member And a grounding area measuring sensor comprising a blocking member that cuts off the contact between the low-conductivity member and the upper electrode, and when an object is placed on the grounding area measuring sensor, When the object is removed, the blocking member or the like located in the position is elastically deformed by the load of the object to allow contact between the low conductive member and the upper electrode. The point is that the low-conductivity member and the upper electrode are disconnected from each other by being restored.

特開2000−046865号公報JP 2000-046865 A 特開2000−221003号公報JP 2000-22003 A

特許文献1記載の装置では、次のような問題がある。
(1)圧力に応じて抵抗値が変化するセンサとして感圧導電性ゴムを使用している。感圧導電性ゴムは、加えられる圧力が低い場合には抵抗値の変化が生じにくいので、低圧の場合には適していない。また、一般に価格が高い。
(2)感圧導電ゴムに圧力が加えられることによって、体積減少に伴って生じる体積固有抵抗の増加分に対して、その増加分を打ち消し、さらにそれを上回る体積固有抵抗の減少分が生じなければならない。そのためには感圧導電ゴムの中でも、金属やカーボンブラックなどの導電物質を多く含んでいる物でなければならない。
(3)装置一体型であり、取付方法が固定されているため、汎用的な測定装置として使用できない。
(4)感圧導電性ゴム全体に加えられた圧力の合計値を測定することはできるが、任意の場所における圧力値を測定することはできない。すなわち、圧力分布の測定は不可能である。
The apparatus described in Patent Document 1 has the following problems.
(1) Pressure-sensitive conductive rubber is used as a sensor whose resistance value changes according to pressure. The pressure-sensitive conductive rubber is not suitable for low pressure because the resistance value hardly changes when the applied pressure is low. In general, the price is high.
(2) When pressure is applied to the pressure-sensitive conductive rubber, the increase in volume resistivity that occurs as a result of volume reduction must be canceled out, and the volume resistivity decrease beyond that must occur. I must. For this purpose, the pressure-sensitive conductive rubber must contain a large amount of a conductive material such as metal or carbon black.
(3) Since it is an integrated device and the mounting method is fixed, it cannot be used as a general-purpose measuring device.
(4) Although the total value of the pressure applied to the whole pressure-sensitive conductive rubber can be measured, the pressure value at an arbitrary place cannot be measured. That is, the pressure distribution cannot be measured.

特許文献2記載の装置では、次のような問題がある。
(1)各検出点の出力は、概略、オン/オフの2値だけである。連続的な検出はできない。接地面積の測定に特化したものであり、体圧分布計測には向いていない。
(2)設置面積を測定することはできるが、設置場所を特定できない。
(3)部品点数が多い。検出点の数だけ、低導電性部材と遮断部材よりなるセンサを必要とする。
The apparatus described in Patent Document 2 has the following problems.
(1) The output of each detection point is generally only binary of on / off. Continuous detection is not possible. It is specialized for measuring the contact area and is not suitable for measuring body pressure distribution.
(2) Although the installation area can be measured, the installation location cannot be specified.
(3) The number of parts is large. The sensor which consists of a low electroconductive member and a blocking member is required for the number of detection points.

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、
(1)任意の面積に加わる圧力の合計値を測定できるようにすると同時に、その任意の面積の場所を細分した各場所における圧力値を測定できるようにして、圧力分布の測定を可能にする。
(2)圧力の測定だけではなく、被験者の身体を含む加圧物体がエラストマーシートに食い込んだ部分の体積測定、被験者の身体を含む加圧物体がエラストマーシートに接触した部分の面積測定をも可能にする。
(3)できるだけ薄く、かつ軽くして、着用圧の測定を可能にする。
(4)ベッド上の被験者の足で踏まれても壊れないように堅牢にし、日常の繰り返し使用に耐えられるようにする。
(5)柔軟性があって、寝心地を良くする。
(6)繰返しの曲げ戻しに対する耐久性を大にする。
(7)簡単な構成にする。
(8)一般家庭でも購入して使用できるように、コストを安くする。
(9)エラストマーの圧縮永久歪、反発弾性低下、劣化(老化)による抵抗値の変化に対して、それまでの圧縮履歴を基にして圧力補正できるようにする。
ことを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems,
(1) The total value of the pressure applied to an arbitrary area can be measured, and at the same time, the pressure value at each location obtained by subdividing the location of the arbitrary area can be measured, so that the pressure distribution can be measured.
(2) Not only the pressure measurement, but also the volume measurement of the part where the pressurized object including the subject's body bites into the elastomer sheet, and the area measurement of the part where the pressurized object including the subject's body contacts the elastomer sheet are possible To.
(3) Make the wearing pressure as thin and light as possible.
(4) To be robust so that it does not break even if it is stepped on by the subject's feet on the bed, so that it can withstand repeated daily use.
(5) It is flexible and improves sleeping comfort.
(6) Increase durability against repeated bending back.
(7) Use a simple configuration.
(8) Reduce costs so that they can be purchased and used in ordinary households.
(9) A pressure correction can be made on the basis of the compression history so far with respect to a change in resistance value due to compression set of elastomer, reduction in impact resilience, and deterioration (aging).
The purpose is that.

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
就寝時における被験者の身体各部の動きを検出する体動検出装置において、
前記被験者の寝具に配置され、所定形状の領域で受ける圧力により抵抗が変化する少なくとも1個の導電性エラストマーシートを感圧センサとする圧力センサ手段と、
前記導電性エラストマーシートの抵抗変化を電圧または電流に変換して検出する抵抗検出手段と、
検出された抵抗を圧力に変換する抵抗/圧力変換手段と、
変換された前記圧力値より圧力分布を演算する圧力分布演算手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve such a subject, the present invention has the following configuration.
In the body motion detection device that detects the movement of each part of the subject's body at bedtime,
Pressure sensor means arranged on the bedding of the subject and having at least one conductive elastomer sheet whose resistance changes depending on the pressure received in a region of a predetermined shape as a pressure sensor;
Resistance detection means for detecting a change in resistance of the conductive elastomer sheet by converting it into a voltage or current; and
Resistance / pressure converting means for converting the detected resistance into pressure;
Pressure distribution calculating means for calculating a pressure distribution from the converted pressure value;
It is characterized by providing.

前記圧力センサ手段は、所定間隔を持って複数枚の所定形状の導電性エラストマーシートに分割して配置され、隣り合う2枚の導電性エラストマーシートの一方の面の全部または一部を高導電性エラストマーシートまたは導電体で接続し、次の隣り合う導電性エラストマーシートに対しては、反対側の面の全部または一部を高導電性エラストマーシートまたは導電体でその手前の導電性エラストマーシートに接続し、その隣以降は隣り合う導電性エラストマーシートとの接続面の側を交互に変えてすべての導電性エラストマーシートを接続した構造としてもよい。   The pressure sensor means is divided into a plurality of conductive elastomer sheets having a predetermined shape with a predetermined interval, and all or part of one surface of two adjacent conductive elastomer sheets is highly conductive. Connect with an elastomer sheet or conductor, and for the next adjacent conductive elastomer sheet, connect all or part of the opposite surface to the previous conductive elastomer sheet with a highly conductive elastomer sheet or conductor. And after that, it is good also as a structure which connected all the conductive elastomer sheets by changing the side of the connection surface with an adjacent conductive elastomer sheet alternately.

前記導電性エラストマーシートは、その周囲に、自身よりも高反発弾性の絶縁性エラストマーが挿入または充填され、この高反発弾性の絶縁性エラストマーの復元力により前記導電性エラストマーの復元力を強化させてもよい。   The conductive elastomer sheet is inserted or filled with an insulating elastomer having a higher rebound resilience than itself, and the restoring force of the conductive elastomer is enhanced by the resilience of the high resilience insulating elastomer. Also good.

前記導電性エラストマーシートの表面に凹凸をつけ、入出力端子間の距離を長くして表面抵抗を高くしてもよい。   The surface of the conductive elastomer sheet may be uneven, and the distance between the input and output terminals may be increased to increase the surface resistance.

前記導電性エラストマーシートは、両端の入出力端子間の途中に少なく共1個の分岐入出力端子が形成され、この分岐入出力端子と前記両端の入出力端子の一方または双方間の抵抗値が検出されてもよい。   In the conductive elastomer sheet, at least one branch input / output terminal is formed in the middle between the input / output terminals at both ends, and the resistance value between one or both of the branch input / output terminals and the input / output terminals at both ends is small. It may be detected.

前記分岐入出力端子は、前記導電性エラストマーシートと同一のエラストマー素材を取出し口より延長して形成され、取出し口部分での前記導電性エラストマーシートに対する電気的な影響を少なくするために、取出し部分の形状を周囲の部分よりも細くまたは薄くして抵抗を高くしてもよい。   The branch input / output terminal is formed by extending the same elastomer material as the conductive elastomer sheet from the take-out port, and in order to reduce the electrical influence on the conductive elastomer sheet at the take-out port portion, The shape may be made thinner or thinner than the surrounding part to increase the resistance.

前記導電性エラストマーシートの両端の入出力端子、またはこの入出力端子間に形成された少なくとも1個の分岐入出力端子は、その端末部分に、導電性樹脂が注入または塗布されてもよい。   The input / output terminals at both ends of the conductive elastomer sheet or at least one branch input / output terminal formed between the input / output terminals may be injected or coated with a conductive resin at the terminal portion.

前記導電性エラストマーシート両端の入出力端子及びこの入出力端子間に所定間隔を置いて配置された複数の分岐入出力端子のうちで、両端の入出力端子のいずれか一方または両方の入出力端子を、入出力端子間の電圧または電流を測定するための一方の入出力端子(測定端子)として固定し、それ以外の入出力端子をもう一方の入出力端子(基準端子)とし、測定端子と基準端子との間の電圧または電流を測定することによって、測定端子と基準端子との間の領域に加えられた圧力を検出してもよい。   Among the input / output terminals at both ends of the conductive elastomer sheet and a plurality of branch input / output terminals arranged at a predetermined interval between the input / output terminals, either one or both of the input / output terminals at both ends Is fixed as one input / output terminal (measurement terminal) for measuring the voltage or current between the input / output terminals, and the other input / output terminal as the other input / output terminal (reference terminal). By measuring the voltage or current between the reference terminal, the pressure applied to the region between the measurement terminal and the reference terminal may be detected.

前記導電性エラストマーシートを、同一方向に複数個並べた感圧センサ手段の列、及びその列とは直交する方向に複数個並べた感圧センサ手段の列を重ね合わせた圧力センサ手段を備えてもよい。   A pressure sensor means in which a plurality of the pressure-sensitive sensor means arranged in the same direction and a plurality of pressure-sensitive sensor means arranged in a direction perpendicular to the line are superposed; Also good.

加えられる圧力範囲では最小シート厚さに達しない特性を持つ前記導電性エラストマーシートを備え、前記抵抗検出手段の出力から前記被験者の身体を含む加圧物体が前記導電性エラストマーシートに食い込んだ体積を検出する食込み体積検出手段を有してもよい。   The conductive elastomer sheet has a characteristic that does not reach the minimum sheet thickness in the applied pressure range, and the volume of the pressurized object including the subject's body from the output of the resistance detection means bites into the conductive elastomer sheet. You may have a biting volume detection means to detect.

加えられる圧力範囲で最小シート厚さに達する特性を持つ前記導電性エラストマーシートを備え、前記抵抗検出手段の出力から前記被験者の身体を含む加圧物体が前記導電性エラストマーシートに接触した部分の面積を検出する接触面積検出手段を有してもよい。   An area of a portion where a pressurized object including the subject's body comes into contact with the conductive elastomer sheet from an output of the resistance detection means, the conductive elastomer sheet having a characteristic of reaching a minimum sheet thickness in a pressure range to be applied You may have a contact area detection means to detect.

前記導電性エラストマーの圧縮永久歪,反発弾性低下,劣化による抵抗値の変化を、それまでの圧縮履歴または抵抗値の変動履歴に応じて補正する抵抗値補正手段を備えてもよい。   A resistance value correcting unit that corrects a change in resistance value due to compression set, reduction in impact resilience, or deterioration of the conductive elastomer according to a compression history or a change history of resistance value may be provided.

前記導電性エラストマーに加えられた圧力に伴って発生する抵抗値減少分を、それまでの抵抗値の変動履歴に応じて補正する抵抗値補正手段を備えてもよい。   A resistance value correcting unit that corrects a decrease in the resistance value caused by the pressure applied to the conductive elastomer according to the history of changes in the resistance value so far may be provided.

前記圧力センサ手段は、エラストマーによるリード線、抵抗、可変抵抗、コンデンサまたはコイルを有してもよい。   The pressure sensor means may comprise an elastomer lead, resistance, variable resistance, capacitor or coil.

本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
(1)任意の面積に加わる圧力の合計値を測定できると同時に、その任意の面積の場所を細分した各場所における圧力値も測定できるので、圧力分布の測定が可能である。
(2)圧力の測定だけではなく、被験者の身体を含む加圧物体がエラストマーシートに食い込んだ体積の測定、被験者の身体を含む加圧物体がエラストマーシートに接触した部分の面積測定も可能である。
(3)エラストマー素材を選択することにより、シートの厚さを薄くできると同時に、その分だけ重量を軽くすることが可能である。また、着用圧測定対象領域内に電極が無い。そのため、着用圧の測定に適している。
(4)ベッド上の被験者の足で踏まれても壊れない堅牢性を有し、日常の繰返し使用に耐えられる。
(5)導電性エラストマーおよび電極の両方とも柔軟性があり、寝心地が良い。
(6)繰返しの曲げ戻しに対する耐久性が大である。
(7)導電性エラストマーに電極を取り付けただけの簡単な構成のため、部品点数が少なくて済む。
(8)導電性エラストマーとして発泡品も使用できるので、コストが安い。
(9)エラストマーの圧縮永久歪、反発弾性低下、劣化(老化)による抵抗値の変化は、それまでの圧縮履歴を基にして補正できる。
According to the configuration of the present invention, the following effects can be expected.
(1) Since the total value of pressure applied to an arbitrary area can be measured, the pressure value at each location obtained by subdividing the location of the arbitrary area can also be measured, so that the pressure distribution can be measured.
(2) Not only the measurement of pressure, but also the measurement of the volume where the pressurized object including the subject's body bites into the elastomer sheet, and the area measurement of the part where the pressurized object including the subject's body contacts the elastomer sheet are possible. .
(3) By selecting an elastomer material, the thickness of the sheet can be reduced, and at the same time, the weight can be reduced accordingly. Moreover, there is no electrode in the wearing pressure measurement target area. Therefore, it is suitable for the measurement of wearing pressure.
(4) It has robustness that does not break even if it is stepped on by the subject's feet on the bed, and can withstand repeated daily use.
(5) Both the conductive elastomer and the electrode are flexible and comfortable to sleep.
(6) Durability against repeated bending back is great.
(7) The number of parts is small because of the simple structure in which the electrode is attached to the conductive elastomer.
(8) Since a foamed product can be used as the conductive elastomer, the cost is low.
(9) The change in resistance value due to the compression set, the rebound resilience, and the deterioration (aging) of the elastomer can be corrected based on the compression history so far.

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図面による説明に先立って、本願発明の基礎となっている導電性エラストマーの物性、本発明の測定原理、測定方法、要素部品等について説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to the description with reference to the drawings, the physical properties of the conductive elastomer, the measurement principle of the present invention, the measurement method, and the component parts, which are the basis of the present invention, will be described.

本発明で使用される導電性エラストマーシートを形成しているエラストマー(elastic polymer)は、ゴムと熱可塑性エラストマーの二つに分けられる。導電性エラストマー、すなわち、導電性ゴムと導電性を有する熱可塑性エラストマーにおける特性を表す感圧抵抗体、体積固有抵抗、表面固有抵抗につき説明する。   The elastomer (elastic polymer) forming the conductive elastomer sheet used in the present invention is divided into two types, rubber and thermoplastic elastomer. The pressure-sensitive resistor, the volume specific resistance, and the surface specific resistance representing the characteristics of the conductive elastomer, that is, the conductive rubber and the conductive thermoplastic elastomer will be described.

(1)感圧抵抗体:外部圧力の影響により、その体積抵抗率が変化するものを指す。多くはエラストマーで構成されており、多くの場合、外部圧力が加わると体積抵抗率は下がり、半電気導通性から電気導通性を示すようになる。 (1) Pressure-sensitive resistor: A resistor whose volume resistivity changes due to the influence of external pressure. Most of them are made of an elastomer, and in many cases, when an external pressure is applied, the volume resistivity decreases and the electrical conductivity is exhibited from semi-electrical conductivity.

(2)体積固有抵抗:物体の内部を電流が流れる時、主として物体の種類によって定まる抵抗のことで、単位長さを辺とする立方体の対向する面間の抵抗で定義され、単位はΩ・cmである。 (2) Volume resistivity: When a current flows inside an object, it is a resistance mainly determined by the type of the object. It is defined by the resistance between opposing faces of the cube with the unit length as the side. cm.

(3)表面固有抵抗:物体の表面を電流が流れる時、主として物体の種類と表面の状態によって定まる抵抗のことで、単位長さを辺とする正方形の対向する辺間の抵抗で定義され、単位はΩである。
本発明におけるエラストマーは、弾性のある高分子物質のことであり、ゴムと熱可塑性エラストマーとを含む。
(3) Surface resistivity: When a current flows on the surface of an object, it is a resistance mainly determined by the type of object and the surface state, and is defined by the resistance between opposing sides of a square whose side is a unit length. The unit is Ω.
The elastomer in the present invention is an elastic polymer substance and includes rubber and a thermoplastic elastomer.

1)導電性エラストマーの物性
導電性エラストマーは、主に絶縁性のエラストマー材料と、金属や炭素等の導電性粒子の2つの材料から成り立っており、絶縁性のエラストマー材料中に導電性粒子がほぼ均等に分散された状態で成形されたものである。
1) Physical properties of conductive elastomers Conductive elastomers are mainly composed of two materials: an insulating elastomer material and conductive particles such as metal and carbon. The conductive elastomer is almost completely contained in the insulating elastomer material. Molded in an evenly dispersed state.

そして、無加圧時には、導電性粒子は互いに接触せず(導電経路を形成していない状態)、体積抵抗、表面抵抗ともに、非常に高い電気抵抗値を示すが、これに加圧すると導電性粒子が次第に接触し始め、導電経路が形成されるので、電気抵抗値が低くなる。また、減圧して無加圧にすると、エラストマーの弾性による復元力で導電性粒子は再び非接触状態に戻り、電気抵抗値は非常に高くなる。   When no pressure is applied, the conductive particles do not contact each other (the state where no conductive path is formed), and both the volume resistance and the surface resistance exhibit very high electrical resistance values. Since the particles gradually come into contact with each other and a conductive path is formed, the electric resistance value is lowered. Further, when the pressure is reduced and no pressure is applied, the conductive particles return to the non-contact state again by the restoring force due to the elasticity of the elastomer, and the electric resistance value becomes very high.

2)測定原理
導電性エラストマーに圧力が加わると、以下のようにして抵抗値が低下する。
シート面に圧力が加わる。→シート面の圧力が加えられた点は、圧縮されて、厚さが薄くなる。→個々の導電性粒子が互いに接近し或いは接触しあうことにより、導電性が高まる。
→抵抗値(体積固有抵抗値)が低下する。
2) Measurement principle When pressure is applied to the conductive elastomer, the resistance value decreases as follows.
Pressure is applied to the seat surface. → The point where the pressure on the sheet surface is applied is compressed and the thickness is reduced. → Conductivity increases as individual conductive particles approach or come into contact with each other.
→ The resistance value (volume resistivity value) decreases.

3)測定方法
(1)電圧検出端子を用いる方法
電圧を検出したい位置に入出力端子を用意する。固定した複数の入出力端子間に抵抗を介して電圧を印加し、その電位基準端子と、電圧を検出したい入出力端子との間の電圧を測定する。必要とする電圧検出端子と電位基準端子との間の電圧を測定する。または、入出力端子間に定電流を供給し端子間電圧を測定する方式でもよい。
3) Measurement method (1) Method using voltage detection terminal Prepare an input / output terminal at the position where you want to detect the voltage. A voltage is applied via a resistor between a plurality of fixed input / output terminals, and the voltage between the potential reference terminal and the input / output terminal whose voltage is to be detected is measured. Measure the voltage between the required voltage detection terminal and the potential reference terminal. Alternatively, a method may be used in which a constant current is supplied between the input and output terminals to measure the voltage between the terminals.

(2)電圧印加端子を切り替える方法
複数の入出力端子間に抵抗を介して電圧を印加し、その電位基準端子を切り替えることによって、電圧を検出したい入出力端子との間の電圧を測定する。
(2) Method of switching voltage application terminals A voltage is applied between a plurality of input / output terminals via a resistor, and the potential reference terminal is switched to measure the voltage between the input / output terminals to be detected.

(3)圧力分布行列の各要素算出方法
圧力分布を測定しようとする領域を、行方向と列方向に区分する。行方向の夫々の行センサ手段の圧力測定値と、列方向の夫々の列センサ手段の圧力測定値より算出して、行列を構成する各要素の圧力値を求める。
(3) Method for calculating each element of the pressure distribution matrix The region in which the pressure distribution is to be measured is divided into a row direction and a column direction. The pressure value of each element constituting the matrix is obtained by calculating from the pressure measurement value of each row sensor means in the row direction and the pressure measurement value of each column sensor means in the column direction.

実現方法の一例として、行センサ手段と列センサ手段とを重ね合わせた構造にして測定する方法がある。複数個の行センサ手段の列と複数個の列センサ手段の列との間には、薄い絶縁性エラストマーシートを挿入し、行センサ手段と列センサ手段との間の導通を防ぐ。   As an example of the realization method, there is a method of measuring with a structure in which row sensor means and column sensor means are overlapped. A thin insulating elastomer sheet is inserted between the plurality of row sensor means columns and the plurality of column sensor means columns to prevent conduction between the row sensor means and the column sensor means.

上記の圧力分布行列の各要素算出方法によって、簡単な圧力分布の場合には算出可能であるが、複雑な圧力分布の場合には、算出が困難になることがある。それは、圧力分布行列の各要素を決定するにあたり、方程式が不足している場合である。   The calculation method of each element of the pressure distribution matrix can be calculated in the case of a simple pressure distribution, but may be difficult to calculate in the case of a complicated pressure distribution. This is the case when equations are insufficient to determine each element of the pressure distribution matrix.

それらの方程式を追加するために、行センサ手段または列センサ手段の両端以外の部分に電圧検出するための分岐入出力端子を配設する。それらの分岐入出力端子の電圧を検出することにより、行センサ手段または列センサ手段を細分し、細分された領域の電圧を検出することができる。必要な数だけ分岐入出力端子を配設して、不足している方程式を無くすことにより、圧力分布行列の各要素の圧力値を算出することが可能になる。   In order to add these equations, branch input / output terminals for voltage detection are provided at portions other than both ends of the row sensor means or the column sensor means. By detecting the voltages at these branch input / output terminals, the row sensor means or the column sensor means can be subdivided, and the voltages in the subdivided areas can be detected. It is possible to calculate the pressure value of each element of the pressure distribution matrix by disposing the necessary number of branch input / output terminals and eliminating the insufficient equations.

追加した分岐入出力端子は、導電性エラストマーシートの端まで伸びていて、電圧検出用端子として用いられる。
追加した分岐入出力端子を境にして、その両側の抵抗値を算出することによって、その両側の部分に加えられた圧力を求めることができる。
The added branch input / output terminal extends to the end of the conductive elastomer sheet and is used as a voltage detection terminal.
By calculating the resistance value on both sides of the added branch input / output terminal as a boundary, the pressure applied to the both sides can be obtained.

4)電気回路部品
(1)素材および製作方法
リード線は、導電性の高い高導電性エラストマーで製作される。抵抗は、半導電性〜高導電性のエラストマーで製作される。同一の素材を使用する場合には、その形状を変えることによって抵抗値を変えることができる。可変抵抗は、導電性エラストマーを用いて製作される。
4) Electrical circuit component (1) Material and manufacturing method The lead wire is manufactured from a highly conductive elastomer having high conductivity. The resistor is made of a semiconductive to highly conductive elastomer. When the same material is used, the resistance value can be changed by changing its shape. The variable resistor is manufactured using a conductive elastomer.

コンデンサは、2枚の高導電性エラストマーシート面の間に誘電エラストマーを挿入して製作される。コイルは、細くて薄い高導電性エラストマーに絶縁性エラストマーを貼り付けたものを円筒形に巻いて製作される。   The capacitor is manufactured by inserting a dielectric elastomer between two highly conductive elastomer sheet surfaces. The coil is manufactured by winding a thin and thin highly conductive elastomer with an insulating elastomer pasted into a cylindrical shape.

高導電性エラストマーに絶縁性エラストマーを貼り付けるのは、高導電性エラストマーによる巻線間の導通を防ぐためである。絶縁性エラストマーを貼り付けずに、高導電性エラストマーの周囲表面に絶縁材料をコーティングしてもよい。   The reason why the insulating elastomer is attached to the highly conductive elastomer is to prevent conduction between the windings due to the highly conductive elastomer. The insulating material may be coated on the peripheral surface of the highly conductive elastomer without attaching the insulating elastomer.

(2)可変抵抗の抵抗値変動範囲
エラストマーの抵抗は、物体の内部を流れる電流に対する抵抗である体積固有抵抗と、物体の表面を流れる電流に対する抵抗である表面固有抵抗との並列接続になる。従って、可変抵抗の全体の抵抗値に対する抵抗値変動範囲を大きくするためには、圧力が加えられた時の体積固有抵抗または表面固有抵抗による抵抗値を極力小さくするか、または無加圧時の体積固有抵抗または表面固有抵抗を極力大きくすることである。
(2) Resistance value fluctuation range of variable resistance The resistance of the elastomer is a parallel connection of a volume specific resistance which is a resistance to a current flowing inside the object and a surface specific resistance which is a resistance to a current flowing through the surface of the object. Therefore, in order to increase the resistance value fluctuation range with respect to the entire resistance value of the variable resistor, the resistance value due to volume resistivity or surface resistivity when pressure is applied is reduced as much as possible, or when no pressure is applied. To increase the volume resistivity or surface resistivity as much as possible.

a.加圧時の抵抗値を小さくする方法
加圧されることによって、導電性エラストマーシートの厚さが薄くなり、導電性エラストマーシート内の個々の導電性粒子が互いに接近し或いは接触しあうことにより導電性が高まり、体積固有抵抗が小さくなるようにする。
a. Method of reducing the resistance value at the time of pressurization When the pressure is applied, the thickness of the conductive elastomer sheet is reduced, and the individual conductive particles in the conductive elastomer sheet approach each other or come into contact with each other. To increase the volume resistivity and reduce the volume resistivity.

それと同時に、電気的だけではなく構造的にも、厚さが薄くなることによって厚さ方向の長さを短くし、体積固有抵抗および表面固有抵抗による抵抗値を小さくする。入出力端子は、加圧されるシートの一方の面及びその反対側の面に、電気的に接続され、両面間の抵抗値が測定されるようにする。   At the same time, not only electrically but also structurally, the length in the thickness direction is shortened by reducing the thickness, and the resistance value due to volume resistivity and surface resistivity is reduced. The input / output terminal is electrically connected to one surface of the sheet to be pressed and the opposite surface so that the resistance value between both surfaces is measured.

b.無加圧時の抵抗値を大きくする方法
加圧しても抵抗値が変動しない抵抗を極力大きくする。加圧方向により加圧しても表面積が変化しない面があるので、その面を平らではなく凹凸をつけて、その表面積を広くし、入出力端子間の表面上での距離を長くすることによって、表面固有抵抗による抵抗値を大きくする。入出力端子は、加圧されるシートの両端に取り付け、シート両端間の抵抗値が測定されるようにする。
b. Increasing resistance when no pressure is applied Increase resistance as much as possible so that resistance does not change even when pressure is applied. There is a surface whose surface area does not change even when pressure is applied depending on the pressing direction, so that the surface is not flat but uneven, increasing the surface area and increasing the distance on the surface between the input and output terminals, Increase the resistance value due to surface resistivity. The input / output terminals are attached to both ends of the pressed sheet so that the resistance value between the both ends of the sheet is measured.

5)入出力端子
(1)入出力端子の種類
(A)電気回路への影響を考慮必要な場合の入出力端子
電気回路に与える影響を考慮しなければならない場合に用いられる入出力端子である。
入出力端子は電気回路部品と一体型とし、電気回路部品と同一のエラストマー素材を取出し口より延長して作られる。
5) Input / output terminals (1) Types of input / output terminals (A) Input / output terminals when the influence on the electric circuit needs to be considered Input / output terminals used when the influence on the electric circuit must be considered .
The input / output terminal is integrated with the electric circuit component, and is made by extending the same elastomer material as the electric circuit component from the outlet.

取出し口部分での電気回路部品側の電気の流れに与える影響を少なくするため、取出し部分の形状を可能な限り細くまたは薄くして抵抗値を高くする。延長部分の端末部分に導電性樹脂を注入またはコーティングすることにより、電極との導通を良くする。   In order to reduce the influence on the electric flow on the electric circuit component side at the take-out port portion, the shape of the take-out portion is made as thin or thin as possible to increase the resistance. By injecting or coating a conductive resin on the terminal portion of the extended portion, electrical connection with the electrode is improved.

具体的な実現方法の例としては、
a.充填導電性シリコン化合物を延長部分の端末部分に注入する。
b.導電性粘着剤を延長部分の端末部分に塗布する。
等の方法がある。
電圧印加端子の場合には、取出し口部分より先の延長部分のエラストマー素材のサイズは、可能な限り幅広くかつ厚くして、電流を流すことによる損失抵抗を小さくする。
As an example of a concrete realization method,
a. Filled conductive silicon compound is injected into the end portion of the extension.
b. A conductive adhesive is applied to the end portion of the extended portion.
There are methods.
In the case of a voltage application terminal, the size of the elastomer material in the extension portion ahead of the take-out port portion is made as wide and thick as possible to reduce loss resistance caused by passing current.

(B)電気回路への影響を考慮不要な場合の入出力端子
電気回路に与える影響を考慮しなくとも良い場合に用いられる入出力端子である。
入出力端子は電気回路部品と一体型とし、電気回路部品と同一のエラストマー素材を延長して作られる。
(B) Input / output terminal when the influence on the electric circuit is not required It is an input / output terminal used when the influence on the electric circuit need not be considered.
The input / output terminal is integrated with the electric circuit component, and is made by extending the same elastomer material as the electric circuit component.

延長部分の端末部分に導電性樹脂を注入またはコーティングすることにより、体積固有抵抗または表面固有抵抗を小さくし、電極との導通を良くする。導電性樹脂を注入することにより体積固有抵抗を小さくできる。導電性樹脂をコーティングすることにより表面固有抵抗を小さくできる。   By injecting or coating a conductive resin on the terminal portion of the extended portion, the volume specific resistance or surface specific resistance is reduced, and conduction with the electrode is improved. By injecting the conductive resin, the volume resistivity can be reduced. The surface resistivity can be reduced by coating the conductive resin.

具体的な実現方法の例としては、
a.充填導電性シリコン化合物を延長部分の端末部分に注入する。
b.導電性粘着剤を延長部分の端末部分に塗布する。
等の方法がある。
電圧印加端子の場合には、延長部分のエラストマー素材のサイズは、可能な限り幅広くかつ厚くして、電流を流すことによる損失抵抗を小さくする。
As an example of a concrete realization method,
a. Filled conductive silicon compound is injected into the end portion of the extension.
b. A conductive adhesive is applied to the end portion of the extended portion.
There are methods.
In the case of a voltage application terminal, the size of the elastomer material of the extension portion is as wide and thick as possible to reduce the loss resistance caused by passing a current.

(2)入出力端子の周辺部配置
入出力端子の電極部分を圧力測定対象領域外に配置する。すなわち、入出力端子の電極部分を感圧センサ手段の周辺部に配置する。
そのため、被験者の身体に当たる部分に電極は無いので、寝心地が良くなる。
また、被験者の身体の動きが電極部分には直接伝わらないので、電極部分への機械的衝撃が減少し、長期間の使用に耐えることができるようになる。
(2) Peripheral arrangement of input / output terminals The electrode parts of the input / output terminals are arranged outside the pressure measurement target area. That is, the electrode portion of the input / output terminal is disposed in the peripheral portion of the pressure sensitive sensor means.
Therefore, since there is no electrode in the part which contacts a test subject's body, sleeping comfort becomes good.
In addition, since the movement of the subject's body is not directly transmitted to the electrode part, the mechanical impact on the electrode part is reduced, and it becomes possible to withstand long-term use.

6)絶縁性エラストマーの挿入・充填
エラストマー素材で作られた電気回路部品及び入出力端子の部品の間、及び感圧センサ手段と感圧センサ手段との間の隙間の空間に絶縁性エラストマーを挿入または充填し、センサ手段全体の厚さ、硬さまたは反発弾性を均一にすることにより、被験者の身体各部との接触部分が、凸凹なく平らになり、反発弾性、硬さも均一なので寝心地が良い。
また、接線方向に大きな力が加わった場合にも位置ずれが発生せず、センサを破壊するようなことはない。
6) Insertion and filling of insulating elastomer Inserting insulating elastomer into the space between electrical circuit parts and input / output terminal parts made of elastomer material and between the pressure sensor means and pressure sensor means Alternatively, by filling and making the thickness, hardness or rebound resilience of the entire sensor means uniform, the contact portion with each part of the body of the subject becomes flat without unevenness, and the rebound resilience and hardness are uniform, so that the sleeping comfort is good.
Further, even when a large force is applied in the tangential direction, no displacement occurs and the sensor is not destroyed.

7)圧力センサ手段内エラストマーの固定方法
圧力センサ手段内で使用されるエラストマーの位置ずれを防ぐために、それらのエラストマーを、絶縁性を有する素材で作られたシートに固定する必要がある。
7) Method of fixing elastomer in pressure sensor means In order to prevent displacement of the elastomer used in the pressure sensor means, it is necessary to fix these elastomers to a sheet made of a material having insulating properties.

圧力センサ手段内で使用されるエラストマーを、絶縁性を有する素材で作られたシートに固定する方法としては、
a.絶縁性接着剤または絶縁性接着シートで貼り付ける方法
b.絶縁性面ファスナーを用いて貼り合わせる方法
がある。
As a method of fixing the elastomer used in the pressure sensor means to a sheet made of an insulating material,
a. A method of applying with an insulating adhesive or an insulating adhesive sheet b. There is a method of bonding using an insulating surface fastener.

接着剤または接着シートで貼り付ける場合には、エラストマーそのものの表面抵抗に影響を与えないようにするため、絶縁性の接着剤または接着シートを使用する。面ファスナーを用いて貼り合わせる場合にも、エラストマーそのものの表面抵抗に影響を与えないようにするため、絶縁性の面ファスナーを使用する。   When pasting with an adhesive or an adhesive sheet, an insulating adhesive or adhesive sheet is used so as not to affect the surface resistance of the elastomer itself. In the case of bonding using a hook-and-loop fastener, an insulating hook-and-loop fastener is used so as not to affect the surface resistance of the elastomer itself.

面ファスナーのフックをエラストマーまたはシートの一方に、他方には面ファスナーのループを取り付け、フックとループを噛み合わせることによって、エラストマーをシートに固定する。面ファスナーは着脱が自在で繰り返して使用できるので、エラストマーを交換する場合には便利である。   The hook of the hook-and-loop fastener is attached to one of the elastomer or the sheet, and the loop of the hook-and-loop fastener is attached to the other, and the elastomer is fixed to the sheet by engaging the hook and the loop. The hook-and-loop fastener is detachable and can be used repeatedly, which is convenient when replacing the elastomer.

8)圧力センサ手段のカバー方法
圧力センサ手段は、人体を含む加圧物体と接触するので、圧力センサ手段の表面を、電気的に絶縁性を有する素材で作られた物で覆う必要がある。また、燃えにくくするために難燃性の素材で作られた物で覆う必要がある。
8) Covering method of the pressure sensor means Since the pressure sensor means comes into contact with a pressurized object including a human body, it is necessary to cover the surface of the pressure sensor means with an object made of an electrically insulating material. Moreover, it is necessary to cover with the thing made from the flame-retardant material in order to make it hard to burn.

圧力センサ手段及び圧力センサ手段に取り付けられる電極を含めて、絶縁性または難燃性の素材で作られた袋で覆う。そうすることにより、電気的絶縁性を保てると同時に、圧力センサ手段内のエラストマーの素材として難燃性でない物も採用できるようになり、素材選択の自由度が広まる。さらに、圧力センサ手段内のすべての感圧センサ手段を同一の温度および湿度に保つことができ、同一環境条件の下で各センサを用いることができる。   Including the pressure sensor means and the electrodes attached to the pressure sensor means, it is covered with a bag made of an insulating or flame retardant material. By doing so, electrical insulation can be maintained, and at the same time, a non-flammable material can be adopted as an elastomer material in the pressure sensor means, and the degree of freedom in material selection is widened. Furthermore, all the pressure sensitive sensor means in the pressure sensor means can be kept at the same temperature and humidity, and each sensor can be used under the same environmental conditions.

9)電極
電極として、柔軟に変形可能な導電性粘着テープ、金属箔テープまたは銅テープを用いる。
導電性樹脂が注入または塗布された入出力端子の電極取付け部の表面に、導電性粘着テープ、金属箔テープまたは銅テープを貼り付けたり、電極取付部の周囲に巻き付けたりして、圧力センサ手段との間で電気信号を授受する。
9) Electrode A conductive adhesive tape, a metal foil tape, or a copper tape that can be flexibly deformed is used as the electrode.
Pressure sensor means by attaching a conductive adhesive tape, metal foil tape or copper tape to the surface of the electrode mounting part of the input / output terminal into which conductive resin has been injected or applied, or winding it around the electrode mounting part Send and receive electrical signals to and from.

以下、本発明の構成を図面により説明する。
図1は、本発明を適用した体動検出装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。体動検出装置は、圧力センサ手段100と圧力検出手段200と圧力分布演算手段300により構成されている。
The configuration of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a body motion detection device to which the present invention is applied. The body motion detection device is composed of pressure sensor means 100, pressure detection means 200, and pressure distribution calculation means 300.

圧力センサ手段100は、導電性エラストマーシートで製作された4個の感圧センサ手段101〜104で構成されており、導電性エラストマーシートの長手方向が被験者の就寝する寝具の長手方向の所定領域に配置されている。   The pressure sensor means 100 is composed of four pressure-sensitive sensor means 101 to 104 made of a conductive elastomer sheet, and the longitudinal direction of the conductive elastomer sheet is in a predetermined region in the longitudinal direction of the bedding on which the subject sleeps. Has been placed.

夫々の感圧センサ手段101〜104は、感圧センサ手段101を代表として示せば、両端に電極取付部101aがあり、そこには電極101bが貼り付けられていて、夫々が抵抗Rを介して電圧Eが印加されている。   If each of the pressure sensor means 101 to 104 shows the pressure sensor means 101 as a representative, there are electrode mounting portions 101a at both ends, and electrodes 101b are attached thereto, and each is connected via a resistor R. Voltage E is applied.

各感圧センサ手段右端の電極取付部の底面には同一の電極101bが貼り付けられていて、同電位に保たれている。各感圧センサ手段左端の電極取付部の底面には、それぞれ個別の電極が貼り付けられている。   The same electrode 101b is attached to the bottom surface of the electrode mounting portion at the right end of each pressure-sensitive sensor means, and is kept at the same potential. Individual electrodes are attached to the bottom surface of the electrode mounting portion at the left end of each pressure-sensitive sensor means.

圧力検出手段200は、抵抗検出手段201と抵抗/圧力変換手段202とで構成される。抵抗検出手段201には、各感圧センサ手段101〜104の両端間の電圧V1〜V4が入力され、それらの電圧から各感圧センサ手段101〜104の抵抗値R1〜R4を検出して抵抗/圧力変換手段202に出力する。   The pressure detection unit 200 includes a resistance detection unit 201 and a resistance / pressure conversion unit 202. The resistance detection means 201 receives voltages V1 to V4 between both ends of each of the pressure sensor means 101 to 104, and detects resistance values R1 to R4 of the pressure sensor means 101 to 104 from those voltages to detect resistance. / Output to pressure conversion means 202.

抵抗/圧力変換手段202では、入力された抵抗値R1〜R4を圧力値P1〜P4に変換して圧力分布演算手段300に出力する。それらの圧力値は、各感圧センサ手段101〜104の両端間に加えられた圧力値の合計値である。   The resistance / pressure conversion means 202 converts the input resistance values R1 to R4 into pressure values P1 to P4 and outputs them to the pressure distribution calculation means 300. Those pressure values are the total values of the pressure values applied between the both ends of each pressure-sensitive sensor means 101-104.

圧力分布演算手段300は、入力された圧力値P1〜P4に基づいて、各感圧センサ手段101〜104で形成される領域における被験者の体圧分布を所定のアルゴリズムで演算して出力する。   Based on the input pressure values P1 to P4, the pressure distribution calculation means 300 calculates and outputs the body pressure distribution of the subject in the region formed by the pressure sensor means 101 to 104 by a predetermined algorithm.

図2は、感圧センサ手段101〜104の一実施形態を示す断面図及び等価回路である。感圧センサ手段101〜104は、電気回路部品の可変抵抗と等価である。この実施形態では、4枚の導電性エラストマーシートA、B、C、Dに対して、AとBとの上面、BとCとの下面およびCとDとの上面を高導電性エラストマーシートまたは導電体で接続した構造の可変抵抗を図2(a)に示す。導電体としては、柔軟に変形可能な導電性粘着テープ、金属箔テープまたは銅テープ等が適する。   FIG. 2 is a cross-sectional view and an equivalent circuit showing an embodiment of the pressure-sensitive sensor means 101-104. The pressure-sensitive sensor means 101 to 104 are equivalent to variable resistors of electric circuit parts. In this embodiment, for the four conductive elastomer sheets A, B, C, and D, the upper surfaces of A and B, the lower surfaces of B and C, and the upper surfaces of C and D A variable resistor having a structure connected by a conductor is shown in FIG. As the conductor, a conductive adhesive tape, a metal foil tape, a copper tape, or the like that can be flexibly deformed is suitable.

図2(b)には、導電性エラストマーシートA、B、C、Dの両側にA、B、C、Dよりも高反発弾性の絶縁性エラストマーE、F、G、H、Iを取り付けることによって反発弾性力を強くした実施形態を示す。   In FIG. 2 (b), insulating elastomers E, F, G, H and I having higher resilience than A, B, C and D are attached to both sides of the conductive elastomer sheets A, B, C and D. An embodiment in which the impact resilience force is increased is shown.

感圧センサ手段として使用される導電性エラストマーシートA、B、C、Dは、繰返し加圧されることによって、圧縮永久歪、反発弾性低下、劣化(老化)等が進むが、高反発弾性の絶縁性エラストマーE、F、G、H、Iを取り付けることによって、その進み具合を遅らせることができる。   The conductive elastomer sheets A, B, C, and D used as pressure-sensitive sensor means are subjected to repeated pressurization, so that compression set, reduction in rebound resilience, deterioration (aging), etc. proceed. By attaching the insulating elastomers E, F, G, H, and I, the progress can be delayed.

それは、圧力が取り除かれた時に、高反発弾性の絶縁性エラストマーE、F、G、H、Iの復元力は、導電性エラストマーシートA、B、C、Dを引き伸ばす方向に、すなわち、復元力を強める方向に働くからである。   When the pressure is removed, the resilience of the high resilience insulating elastomers E, F, G, H, I is in the direction of stretching the conductive elastomer sheets A, B, C, D, that is, the resilience Because it works in the direction of strengthening.

図2(a)及びおよび(b)に示された可変抵抗の等価回路は、いずれも図2(c)のように表記される。可変抵抗RAV、RBV、RCV、RDVは、導電性エラストマーシートA、B、C、Dの体積固有抵抗による抵抗であり、可変抵抗RAS、RBS、RCS、RDSは、導電性エラストマーシートA、B、C、Dの表面固有抵抗による抵抗である。なお、上面および下面の高導電性エラストマーシートまたは導電体の抵抗は小さいので無視している。   The equivalent circuit of the variable resistor shown in FIGS. 2A and 2B is expressed as shown in FIG. The variable resistances RAV, RBV, RCV, and RDV are resistances due to the volume resistivity of the conductive elastomer sheets A, B, C, and D. The variable resistances RAS, RBS, RCS, and RDS are the conductive elastomer sheets A, B, Resistance due to surface resistivity of C and D. Note that the resistance of the highly conductive elastomer sheets or conductors on the upper and lower surfaces is small and neglected.

導電性エラストマーシートA、B、C、Dに対して図のように圧力が加わると、導電性エラストマーシートA、B、C、Dの厚さが薄くなるので、導電性エラストマーシート内の個々の導電性粒子が互いに接近し或いは接触しあうことにより導電性が高まり、体積固有抵抗は小さくなる。   When pressure is applied to the conductive elastomer sheets A, B, C, and D as shown in the figure, the thickness of the conductive elastomer sheets A, B, C, and D is reduced. As the conductive particles approach or come into contact with each other, the conductivity increases and the volume resistivity decreases.

また、構造的にも、厚さが薄くなることによって上下方向の長さが短くなり、体積固有抵抗による抵抗値は小さくなる。この実施形態の場合には、厚さが薄くなることによって上下方向の長さが短くなるので、表面固有抵抗による抵抗値も小さくなる。   Also, structurally, the length in the vertical direction is shortened as the thickness is reduced, and the resistance value due to the volume resistivity is reduced. In the case of this embodiment, since the length in the vertical direction is shortened as the thickness is reduced, the resistance value due to the surface specific resistance is also reduced.

図3は、感圧センサ手段の他の実施形態を示す断面図及び等価回路である。導電性エラストマーシートそのものに手を加えた電気回路部品の可変抵抗としての実施形態を示している。   FIG. 3 is a sectional view and an equivalent circuit showing another embodiment of the pressure-sensitive sensor means. The embodiment is shown as a variable resistance of an electric circuit component in which the conductive elastomer sheet itself is modified.

導電性エラストマーシートの上面および下面の形を三角波状にして、入出力端子間の表面の距離を長くした例を図3(a)及び図3(b)に示す。いずれも側断面図で示されている。図3(a)では、上面の三角波は上方向に、下面の三角波は下方向に突き出ている。
図3(b)では、上面の三角波と下面の三角波は、同一方向になっている。
FIGS. 3A and 3B show examples in which the shape of the upper and lower surfaces of the conductive elastomer sheet is triangular, and the surface distance between the input and output terminals is increased. Both are shown in cross-sectional side views. In FIG. 3A, the triangular wave on the upper surface protrudes upward and the triangular wave on the lower surface protrudes downward.
In FIG. 3B, the triangular wave on the upper surface and the triangular wave on the lower surface are in the same direction.

図3(c)に、図3(a)及び図3(b)の等価回路を示す。この等価回路では、体積固有抵抗による可変抵抗Rvと、表面固有抵抗による可変抵抗Rsとの並列回路で近似している。   FIG. 3 (c) shows an equivalent circuit of FIGS. 3 (a) and 3 (b). This equivalent circuit is approximated by a parallel circuit of a variable resistance Rv based on a volume specific resistance and a variable resistance Rs based on a surface specific resistance.

感圧センサ手段としては、圧力変動に対する抵抗変化ができるだけ大きい可変抵抗を必要とする。圧力が加わると抵抗値が小さくなるが、それは導電性エラストマーシートの厚さが薄くなることによって、導電性エラストマーシート内の個々の導電性粒子が互いに接近し或いは接触しあうことにより導電性が高まるからである。   As the pressure-sensitive sensor means, a variable resistor having as large a resistance change as possible with respect to pressure fluctuation is required. When pressure is applied, the resistance value decreases. However, the thickness of the conductive elastomer sheet decreases, and the conductivity increases as individual conductive particles in the conductive elastomer sheet approach or contact each other. Because.

一方、導電性エラストマーシートの厚さが薄くなっても、入出力端子間の表面の距離が短くなるわけではないので、表面固有抵抗による抵抗値は変わらない。すなわち、圧力変動しても抵抗値の変化には寄与しないので、この成分による影響を極力小さくしたい。   On the other hand, even if the thickness of the conductive elastomer sheet is reduced, the surface distance between the input and output terminals is not shortened, so that the resistance value due to the surface specific resistance does not change. In other words, even if the pressure fluctuates, it does not contribute to the change of the resistance value.

そのため、表面固有抵抗による抵抗は、並列抵抗としての成分になっているので、表面固有抵抗による抵抗値を極力大きくしたい。それで、表面固有抵抗による抵抗値は距離に比例するので、入出力端子間の表面上での距離をできるだけ長くする。   For this reason, the resistance due to the surface specific resistance is a component as a parallel resistance, and therefore the resistance value due to the surface specific resistance should be increased as much as possible. Therefore, since the resistance value due to the surface specific resistance is proportional to the distance, the distance on the surface between the input / output terminals is made as long as possible.

図3(a)及び図3(b)の実施形態では、表面を三角波状にして、入出力端子間の表面上での距離を長くしている。表面の形は任意であり、三角波状以外にも、円弧状、台形状等多数があり、表面を凸凹にしてもよい。   In the embodiment of FIG. 3A and FIG. 3B, the surface has a triangular wave shape, and the distance between the input and output terminals on the surface is increased. The shape of the surface is arbitrary, and besides the triangular wave shape, there are many shapes such as an arc shape and a trapezoidal shape, and the surface may be uneven.

図4は、本発明を適用した体動検出装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。
図1の実施形態との相違点を説明する。圧力センサ手段100は、導電性エラストマーシートで製作された3個の感圧センサ手段101〜103で構成されている。
FIG. 4 is a functional block diagram showing another embodiment of the body motion detection device to which the present invention is applied.
Differences from the embodiment of FIG. 1 will be described. The pressure sensor means 100 is composed of three pressure-sensitive sensor means 101 to 103 made of a conductive elastomer sheet.

感圧センサ手段101,102,103の中央部には、分岐入出力端子101c,102c,103cが形成されており、中央部分の電圧検出端子として使用される。抵抗検出手段201には、各感圧センサ手段の中央部〜右端間の電圧V11,V12,V13と、両端間の電圧V21,V22,V23が入力され、それらの電圧から抵抗値R11,R12,R13,R21,R22,R23を検出する。   Branch input / output terminals 101c, 102c, and 103c are formed at the center of the pressure sensitive sensor means 101, 102, and 103, and are used as voltage detection terminals at the center. The resistance detection means 201 is input with voltages V11, V12, V13 between the central part and the right end of each pressure-sensitive sensor means and voltages V21, V22, V23 between both ends, and resistance values R11, R12, R13, R21, R22, and R23 are detected.

抵抗/圧力変換手段202では、入力された抵抗値を圧力値P11,P12,P13,P21,P22,P23に変換して出力する。それらの圧力値は、各感圧センサ手段の中央部〜右端間及び両端間に加えられた圧力の合計値である。   The resistance / pressure converting means 202 converts the input resistance value into pressure values P11, P12, P13, P21, P22, and P23 and outputs them. These pressure values are the total values of the pressures applied between the central part and the right end and between both ends of each pressure-sensitive sensor means.

これら圧力値は、圧力分布演算手段300に入力され、各感圧センサ手段101〜103で形成される領域における被験者の体圧分布を所定のアルゴリズムで演算して出力する。図1の実施形態に比較して感圧センサ手段の長手方向に、よりきめ細かな圧力分布情報を得ることができる。   These pressure values are input to the pressure distribution calculating means 300, and the body pressure distribution of the subject in the region formed by the pressure sensor means 101 to 103 is calculated and output by a predetermined algorithm. Compared with the embodiment of FIG. 1, finer pressure distribution information can be obtained in the longitudinal direction of the pressure-sensitive sensor means.

図5は、分岐入出力端子を有する感圧センサ手段の一実施形態を示す平面図及び等価回路である。導電性エラストマーシートで製作された可変抵抗及びその可変抵抗に配設された入出力端子で構成される感圧センサ手段の平面図を図5(a)に示す。可変抵抗の等価回を図5(b)に示す。   FIG. 5 is a plan view and an equivalent circuit showing an embodiment of a pressure-sensitive sensor means having a branch input / output terminal. FIG. 5A shows a plan view of a pressure-sensitive sensor means composed of a variable resistor made of a conductive elastomer sheet and input / output terminals arranged in the variable resistor. An equivalent circuit of the variable resistor is shown in FIG.

可変抵抗の両端の入出力端子及び可変抵抗の途中に取り付けられた3個の分岐入出力端子には、電極が取り付けられる。可変抵抗の両端a、e点間に電圧V4が印加された場合の、可変抵抗の途中に取り付けられた分岐入出力端子b、c、d点で検出される電圧をV3、V2、V1で示す。   Electrodes are attached to the input / output terminals at both ends of the variable resistor and the three branch input / output terminals attached in the middle of the variable resistor. The voltages detected at the branch input / output terminals b, c, and d attached in the middle of the variable resistor when the voltage V4 is applied between the points a and e of the variable resistor are indicated by V3, V2, and V1, respectively. .

可変抵抗a〜e間の抵抗値は、細分された領域であるa〜b、b〜c、c〜dおよびd〜e間の領域のそれぞれの抵抗値を直列に加算した値となる。更に、分岐入出力端子の取出し口部分での導電性エラストマーシートに対する電気的な影響を少なくするために、取出し部分の形状を周囲の部分よりも細くまたは薄くして、抵抗を高くしている。   The resistance value between the variable resistors a to e is a value obtained by adding in series the respective resistance values of the regions a to b, b to c, c to d, and d to e, which are subdivided regions. Further, in order to reduce the electrical influence on the conductive elastomer sheet at the take-out port portion of the branch input / output terminal, the shape of the take-out portion is made thinner or thinner than the surrounding portion to increase the resistance.

図6は、分岐入出力端子を有する感圧センサ手段の他の実施形態を示す斜視図及び等価回路である。図6(a)は、分岐入出力端子を感圧センサ手段の両端の入出力端子周辺部まで伸ばした実施形態を示す。その等価回路を図6(b)に示す。   FIG. 6 is a perspective view and an equivalent circuit showing another embodiment of the pressure-sensitive sensor means having a branch input / output terminal. FIG. 6A shows an embodiment in which the branch input / output terminals are extended to the periphery of the input / output terminals at both ends of the pressure-sensitive sensor means. The equivalent circuit is shown in FIG.

この実施形態では、分岐入出力端子を含めて6個の全ての入出力端子に電流が流れる場合があるので、入出力端子での抵抗損失を減らすために、その抵抗値を極力小さくしなければならない。従って、素材としては導電性の高い高導電性エラストマーを用いる。   In this embodiment, current may flow through all six input / output terminals including the branch input / output terminals. Therefore, in order to reduce resistance loss at the input / output terminals, the resistance value must be made as small as possible. Don't be. Therefore, a highly conductive elastomer with high conductivity is used as the material.

図7は、分岐入出力端子を有する感圧センサ手段の更に他の実施形態を示す平面図及び等価回路である。図7(a)に示す感圧センサ手段は、導電性エラストマーシートで製作された可変抵抗であり、2個の入出力端子a,f及び4個の分岐入出力端子b,c,d,eを有する。   FIG. 7 is a plan view and an equivalent circuit showing still another embodiment of the pressure-sensitive sensor means having a branch input / output terminal. The pressure-sensitive sensor means shown in FIG. 7A is a variable resistor made of a conductive elastomer sheet, and includes two input / output terminals a and f and four branch input / output terminals b, c, d, and e. Have

各分岐入出力端子b,c,d,eと電源E1及びE2との間には、選択的に開閉制御されるスイッチSWb〜SWeが接続されている。この実施形態では、スイッチSWdのみがオンになっている。その等価回路を図7(b)に示す。   Connected between the branch input / output terminals b, c, d, e and the power supplies E1 and E2 are switches SWb to SWe that are selectively opened and closed. In this embodiment, only the switch SWd is on. The equivalent circuit is shown in FIG.

可変抵抗の両端の入出力端子a点及びf点には電圧が印加されるようになっていて、入出力端子a及びfが測定端子であり、分岐入出力端子b,c,d,eが基準端子である。測定端子を可変抵抗の両端に固定し、基準端子をスイッチで選択的に切り替えることによって、基準端子を境にした両側の電圧を測定することができる。   Voltage is applied to the input / output terminals a and f at both ends of the variable resistor, the input / output terminals a and f are measurement terminals, and the branch input / output terminals b, c, d, and e are Reference terminal. By fixing the measurement terminal to both ends of the variable resistor and selectively switching the reference terminal with a switch, it is possible to measure the voltages on both sides of the reference terminal.

図8は、複数の感圧センサ手段を行方向及び列方向に重ねた実施形態を示す斜視図である。図8(a)に、11個の行センサ手段を並列に並べた構成を示す。図8(b)に、6個の列センサ手段を並列に並べた構成を示す。   FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment in which a plurality of pressure-sensitive sensor means are stacked in the row direction and the column direction. FIG. 8A shows a configuration in which 11 row sensor means are arranged in parallel. FIG. 8B shows a configuration in which six column sensor means are arranged in parallel.

図8(c)に、11個の行センサ手段と6個の列センサ手段とを重ね合わせた構造を示す。このようなマトリックス構成により、交点の圧力を推定演算することが可能となり、感圧センサ手段で形成される領域における被験者の体圧分布を高精度で演算することが可能となる。   FIG. 8C shows a structure in which 11 row sensor means and 6 column sensor means are overlapped. Such a matrix configuration makes it possible to estimate and calculate the pressure at the intersection, and to calculate the body pressure distribution of the subject in the region formed by the pressure-sensitive sensor means with high accuracy.

図9は、複数の感圧センサ手段を行方向及び列方向に重ねた他の実施形態を示す斜視図である。図8との相違点は、第1列目の列センサ手段と第6列目の列センサ手段の夫々の中央付近の2個の取出し口より列センサ手段の端まで分岐入出力端子が伸びている構成にある。   FIG. 9 is a perspective view showing another embodiment in which a plurality of pressure-sensitive sensor means are stacked in the row direction and the column direction. The difference from FIG. 8 is that the branch input / output terminals extend from the two outlets near the center of the first row sensor means and the sixth row sensor means to the end of the row sensor means. It is in the configuration.

これらの分岐入出力端子は電圧検出用の端子であって、列センサ手段を細分し、細分された領域の電圧を検出するためのものである。この実施形態では、夫々2個の分岐入出力端子により、第1列目の列センサ手段と第6列目の列センサ手段の夫々を3つの領域に細分している。図8の構成に比較して、よりきめ細かな圧力分布情報を得ることが可能である。   These branch input / output terminals are terminals for voltage detection, and are used to subdivide the column sensor means and detect voltages in the subdivided regions. In this embodiment, each of the first column sensor means and the sixth column sensor means is subdivided into three regions by two branch input / output terminals. Compared to the configuration of FIG. 8, it is possible to obtain more detailed pressure distribution information.

図10は、食込み体積検出手段を有する体動検出装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。食込み体積を検出する場合の留意事項は、被験者の体動により加えられる圧力範囲では、最小シート厚さに達しない特性を持つ導電性エラストマーシートを感圧センサ手段として選定する必要がある。   FIG. 10 is a functional block diagram showing an embodiment of a body motion detection device having a biting volume detection means. When detecting the biting volume, it is necessary to select a conductive elastomer sheet having a characteristic that does not reach the minimum sheet thickness as the pressure-sensitive sensor means in the pressure range applied by the body movement of the subject.

圧力に応じてシートの厚さが減少する場合には、(加えられた圧力)×(圧力が加えられた面積)の総和に比例して、抵抗値(体積固有抵抗値)が低下する。従って、
(加えられた圧力)×(圧力が加えられた面積)の総和 ∝ 抵抗値減少分となる。
When the thickness of the sheet decreases according to the pressure, the resistance value (volume specific resistance value) decreases in proportion to the sum of (applied pressure) × (area to which pressure is applied). Therefore,
The sum of (applied pressure) × (area where pressure is applied) 減少 resistance decrease.

即ち、抵抗値を測定することによって、(加えられた圧力)×(圧力が加えられた面積)の総和を求めることができる。加えられた圧力に応じてシートの厚さが減少するので、シート厚さの減少分は加えられた圧力に比例し、シート厚さの減少分 ∝ 加えられた圧力となる。   That is, by measuring the resistance value, the sum of (applied pressure) × (area where pressure is applied) can be obtained. Since the thickness of the sheet decreases in accordance with the applied pressure, the decrease in the sheet thickness is proportional to the applied pressure and becomes the decrease in the sheet thickness.

従って、(加えられた圧力)×(圧力が加えられた面積)の総和∝(シート厚さの減少分)×(圧力が加えられた面積)の総和∝ 抵抗値減少分となる。   Therefore, the total sum of (applied pressure) × (area to which pressure is applied) (reduction in sheet thickness) × (total area to which pressure is applied) ∝reduction in resistance value.

(シート厚さの減少分)×(圧力が加えられた面積)の総和は、圧力が加えられた面積を極限まで細分すると、加えられた圧力によるシートの体積減少分に等しくなる。即ち、
(シート厚さの減少分)×(圧力が加えられた面積)の総和 ≒ シート体積減少分となる。
The sum of (the reduction in sheet thickness) × (the area where pressure is applied) is equal to the volume reduction of the sheet due to the applied pressure when the area where pressure is applied is subdivided to the limit. That is,
The sum of (sheet thickness reduction) x (area where pressure is applied) ≒ sheet volume reduction.

従って、
(シート厚さの減少分)×(圧力が加えられた面積)の総和
≒シート体積減少分∝ 抵抗値減少分 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
となる。
Therefore,
(Sheet thickness decrease) x (Area where pressure is applied) Total ≒ Sheet volume decrease ∝ Resistance value decrease ... 1)
It becomes.

即ち、シートの体積減少分に比例して、抵抗値(体積固有抵抗値)が低下する。従って、抵抗値を測定することによって、シートの体積減少分を求めることができる。また、シートの体積減少分は、被験者の身体を含む加圧物体がシートに食い込んだ部分の体積(食込み体積)に等しいので、抵抗値を測定することによって、被験者の身体を含む加圧物体がシートに食い込んだ部分の体積(食込み体積)を求めることができる。   That is, the resistance value (volume specific resistance value) decreases in proportion to the volume reduction of the sheet. Therefore, by measuring the resistance value, it is possible to obtain the volume decrease of the sheet. In addition, since the volume reduction of the sheet is equal to the volume of the portion of the pressurized object that includes the subject's body (biting volume), the pressurized object including the subject's body is measured by measuring the resistance value. The volume (biting volume) of the portion biting into the sheet can be determined.

幅広い圧力変動範囲内で、加えられる圧力に応じてシートの厚さが減少するようにさせる方法としては、
(1)エラストマーシートの厚さを厚くする。
(2)エラストマーシート素材の反発弾性を強くする。
(3)エラストマーシート素材の硬さを硬くする。
等の方法がある。
As a method of reducing the thickness of the sheet according to the applied pressure within a wide pressure fluctuation range,
(1) Increase the thickness of the elastomer sheet.
(2) Strengthen the impact resilience of the elastomer sheet material.
(3) Harden the elastomer sheet material.
There are methods.

図10において、圧力センサ手段100の構成は図1と同一である。食込み体積検出手段400は、抵抗検出手段401と抵抗/食込み体積変換手段402よりなる。   10, the configuration of the pressure sensor means 100 is the same as that in FIG. The biting volume detection means 400 includes a resistance detection means 401 and a resistance / biting volume conversion means 402.

抵抗検出手段401の機能は、図1の抵抗検出手段201と同一であり、電圧V1〜V4を抵抗値R1〜R4に変換して抵抗/食込み体積変換手段402に出力する。抵抗/食込み体積変換手段402は、入力された抵抗値R1〜R4を用いて演算し、食込み体積Vに変換して出力する。   The function of the resistance detection unit 401 is the same as that of the resistance detection unit 201 of FIG. 1, and converts the voltages V1 to V4 into resistance values R1 to R4 and outputs them to the resistance / breaking volume conversion unit 402. The resistance / biting volume conversion means 402 calculates using the input resistance values R1 to R4, converts it into the biting volume V, and outputs it.

上記(1)式の食込み体積∝ 抵抗値減少分の測定原理に従い、食込み体積Vは、
V=k{(R0−R1)+(R0−R2)+(R0−R3)+(R0−R4)}
=k{4R0−(R1+R2+R3+R4)}・・・・・・・・・・・・・・(2)
で算出される。ここで、kは比例係数、R0は無加圧時の感圧センサ手段の抵抗値である。
In accordance with the measurement principle of the biting volume ∝ resistance decrease in the above formula (1), the biting volume V is
V = k V {(R0- R1) + (R0-R2) + (R0-R3) + (R0-R4)}
= K V {4R0− (R1 + R2 + R3 + R4)} (2)
Is calculated by Here, k V proportional coefficient, R0 is the resistance of the pressure sensor means without pressurized.

図11は、接触面積検出手段を有する体動検出装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。接触面積を検出する場合の留意事項は、加えられる圧力範囲で最小シート厚さに達する特性を持つ導電性エラストマーシートを選定する必要がある。   FIG. 11 is a functional block diagram showing an embodiment of a body movement detection device having a contact area detection means. When detecting the contact area, it is necessary to select a conductive elastomer sheet having characteristics that reach the minimum sheet thickness in the applied pressure range.

圧力に応じてシートの厚さが減少しない場合には、圧力の大きさに関係なく、シート厚さの減少分が一定となるので、上記(1)式は、
(シート厚さの減少分)×(圧力が加えられた面積)の総和
≒(一定係数)×(圧力が加えられた面積)の総和
∝(圧力が加えられた面積)の総和
∝ 抵抗値減少分 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
となる。
When the thickness of the sheet does not decrease according to the pressure, the amount of decrease in the sheet thickness is constant regardless of the magnitude of the pressure.
(Sheet thickness reduction) x (area where pressure is applied) ≈ (constant coefficient) x (area where pressure is applied) ∝ total sum (area where pressure is applied) 減少 resistance reduction Minutes ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3)
It becomes.

従って、圧力が加えられた面積に比例して、抵抗値(体積固有抵抗値)が低下する。即ち、抵抗値を測定することによって、圧力が加えられた面積を求めることができる。それにより、抵抗値を測定することによって、被験者の身体を含む加圧物体がシートに接触した部分の面積測定が可能となる。   Therefore, the resistance value (volume resistivity value) decreases in proportion to the area where pressure is applied. That is, by measuring the resistance value, the area where pressure is applied can be obtained. Thereby, by measuring the resistance value, it is possible to measure the area of the portion where the pressurized object including the body of the subject contacts the sheet.

圧力変動範囲内の圧力でできるだけ低い圧力で、シートの厚さがシートの厚さの最小値である最小厚さに達するようにさせる方法としては、
(1)エラストマーシートの厚さを薄くする。
(2)エラストマーシート素材の反発弾性を弱くする。
(3)エラストマーシート素材の硬さを柔らかくする。
等の方法がある。
As a method for causing the sheet thickness to reach the minimum thickness that is the minimum value of the sheet thickness at the lowest possible pressure within the pressure fluctuation range,
(1) Reduce the thickness of the elastomer sheet.
(2) To weaken the resilience of the elastomer sheet material.
(3) The hardness of the elastomer sheet material is softened.
There are methods.

図11において、圧力センサ手段100の構成は図1と同一である。接触面積検出手段500は、抵抗検出手段501と抵抗/接触面積変換手段502よりなる。   11, the configuration of the pressure sensor means 100 is the same as that in FIG. The contact area detection unit 500 includes a resistance detection unit 501 and a resistance / contact area conversion unit 502.

抵抗検出手段501の機能は、図1の抵抗検出手段201と同一であり、電圧V1〜V4を抵抗値R1〜R4に変換して抵抗/接触面積変換手段502に出力する。抵抗/接触面積変換手段502は、入力された抵抗値R1〜R4を用いて演算し、接触面積Sに変換して出力する。   The function of the resistance detection unit 501 is the same as that of the resistance detection unit 201 of FIG. 1, and converts the voltages V1 to V4 into resistance values R1 to R4 and outputs them to the resistance / contact area conversion unit 502. The resistance / contact area conversion means 502 calculates using the input resistance values R1 to R4, converts it into the contact area S, and outputs it.

上記(3)式の接触面積∝ 抵抗値減少分の測定原理に従い、接触面積Sは、
S=k{(R0−R1)+(R0−R2)+(R0−R3)+(R0−R4)}
=k{4R0−(R1+R2+R3+R4)}・・・・・・・・・・・・・・(4)
で算出される。ここで、kは比例係数、R0は無加圧時の感圧センサ手段の抵抗値である。
According to the measurement principle of the contact area ∝ resistance decrease in the above formula (3), the contact area S is
S = k S {(R0−R1) + (R0−R2) + (R0−R3) + (R0−R4)}
= K S {4R0− (R1 + R2 + R3 + R4)} (4)
Is calculated by Here, k S is a proportional coefficient, and R0 is a resistance value of the pressure-sensitive sensor means when no pressure is applied.

図12は、抵抗値補正手段を有する抵抗検出手段の一実施形態を示す機能ブロック図である。図面の説明に先立って、圧縮履歴、抵抗値減少分の変動履歴に応じた抵抗値補正について説明する。   FIG. 12 is a functional block diagram showing an embodiment of resistance detection means having resistance value correction means. Prior to the description of the drawings, resistance value correction according to the compression history and the change history of the resistance value decrease will be described.

(1)圧縮履歴に応じた補正
圧縮永久歪、反発弾性低下、劣化(老化)によるエラストマー抵抗値の変化に対して、圧縮履歴に応じて抵抗値を補正する。
(1) Correction according to compression history The resistance value is corrected according to the compression history with respect to changes in the elastomer resistance value due to compression set, rebound resilience, and deterioration (aging).

感圧センサ手段内で使用されるエラストマーは、繰り返して圧力が加えられるにつれて、圧縮永久歪、反発弾性低下、劣化(老化)等が生じ、エラストマーへの圧力を取り除いても、元の厚さまで戻らなくなるので、抵抗値が小さくなる。その抵抗値の減少分を補正する。   The elastomer used in the pressure-sensitive sensor means undergoes compression set, rebound resilience, deterioration (aging), etc. as pressure is repeatedly applied, and even if the pressure on the elastomer is removed, it returns to its original thickness. Since it disappears, the resistance value becomes small. The decrease in the resistance value is corrected.

その抵抗値の減少分は、その時点までの圧縮量または圧縮回数に比例するので、その時点までの圧縮履歴に応じて抵抗値を補正する。
補正抵抗値=実測抵抗値×{1+h×(圧縮量または圧縮回数に比例した値)}
h:係数
または、
補正抵抗値=実測抵抗値×k/(圧縮量または圧縮回数に比例した値)
k:係数
圧縮量または圧縮回数に比例した値の例としては、
a.累積圧縮量(圧縮量を時間積分した値)
b.ある一定値を越えた圧縮値またはその越えた分だけの累積値
c.圧縮量×圧縮回数 の総和
等がある。
Since the decrease in the resistance value is proportional to the amount of compression or the number of compressions up to that point, the resistance value is corrected according to the compression history up to that point.
Correction resistance value = actual resistance value × {1 + h × (value proportional to compression amount or number of compressions)}
h: coefficient or
Correction resistance value = actual resistance value × k / (value proportional to compression amount or number of compressions)
k: As an example of a value proportional to the coefficient compression amount or the compression frequency,
a. Cumulative compression amount (compressed amount integrated over time)
b. A compressed value exceeding a certain value or a cumulative value corresponding to the compressed value c. For example, the sum of compression amount x number of compressions.

(2)抵抗値減少分の変動履歴に応じた補正
抵抗値減少分そのものの変動履歴に応じて抵抗値を補正する方法である。
補正抵抗値=実測抵抗値×{1+m×(抵抗値減少分に比例した値)}
m:係数
または、
補正抵抗値=実測抵抗値×n/(抵抗値減少分に比例した値)
n:係数
(2) Correction according to change history of resistance value decrease This is a method of correcting the resistance value according to the change history of the resistance value decrease itself.
Corrected resistance value = measured resistance value x {1 + m x (value proportional to the decrease in resistance value)}
m: coefficient or
Corrected resistance value = actual resistance value × n / (value proportional to the decrease in resistance value)
n: Coefficient

抵抗値減少分に比例した値の例としては、
a.累積抵抗値減少分=抵抗値減少分を時間積分した値
b.ある一定値を越えた抵抗値またはその越えた分だけの累積値
c.最大抵抗値減少分=(使用開始時点での無加圧時抵抗値)−(現時点での無加圧時抵抗値)
等がある。
As an example of the value proportional to the resistance decrease,
a. Cumulative resistance value decrease = A value obtained by time integration of the resistance value decrease b. A resistance value exceeding a certain value or a cumulative value corresponding to the exceeding value c. Maximum resistance decrease = (resistance value when no pressure is applied at the start of use)-(resistance value when no pressure is applied at the present time)
Etc.

図12は、抵抗値補正方法として、累積抵抗値減少分に応じて抵抗値を補正する場合の実施形態を示す。圧力検出手段200は、抵抗検出手段201と抵抗/圧力変換手段202とで構成される。   FIG. 12 shows an embodiment in which the resistance value is corrected according to the cumulative resistance value decrease as the resistance value correction method. The pressure detection unit 200 includes a resistance detection unit 201 and a resistance / pressure conversion unit 202.

抵抗値補正機能を持つ抵抗検出手段201は、電圧入力を抵抗値に変換する電圧/抵抗変換手段201Aと、電圧/抵抗変換手段出力201Aの抵抗値を補正して補正抵抗値を出力する抵抗値補正手段201Bとで構成されている。   The resistance detection unit 201 having a resistance value correction function includes a voltage / resistance conversion unit 201A that converts a voltage input into a resistance value, and a resistance value that corrects the resistance value of the voltage / resistance conversion unit output 201A and outputs a corrected resistance value. It comprises correction means 201B.

抵抗値補正手段201Bは、抵抗値減少分を積算する累積抵抗値減少分算出手段201Cと、その累積抵抗値減少分に基づいて抵抗値を補正して補正抵抗値を出力する補正手段201Dとで構成される。抵抗/圧力変換手段202は、補正抵抗値入力を圧力値に変換して出力する。   The resistance value correction unit 201B includes a cumulative resistance value decrease calculation unit 201C that integrates the resistance value decrease, and a correction unit 201D that corrects the resistance value based on the cumulative resistance value decrease and outputs a correction resistance value. Composed. The resistance / pressure converting means 202 converts the corrected resistance value input into a pressure value and outputs it.

図13は、導電性エラストマーを用いた、リード線W、抵抗R、コンデンサF、コイルLの構成例を示す斜視図及び等価回路である。エラストマーで製作された電気回路部品及び入出力端子を用いて、ローパスフィルタ(低域通過濾波器)を構成した例を図13(a)に示す。その等価回路は図13(b)のようになる。   FIG. 13 is a perspective view and an equivalent circuit showing a configuration example of a lead wire W, a resistor R, a capacitor F, and a coil L using a conductive elastomer. FIG. 13A shows an example in which a low-pass filter (low-pass filter) is configured using an electric circuit component and an input / output terminal made of elastomer. The equivalent circuit is as shown in FIG.

リード線Wは、導電性の高い高導電性エラストマーで製作される。抵抗Rは、半導電性〜高導電性のエラストマーで製作される。同一の素材を使用する場合には、その形状を変えることによって抵抗値を変えることができる。図には示されていないが、可変抵抗は、導電性エラストマーを用いて製作される。   The lead wire W is made of a highly conductive elastomer having high conductivity. The resistor R is made of a semiconductive to highly conductive elastomer. When the same material is used, the resistance value can be changed by changing its shape. Although not shown in the figure, the variable resistor is fabricated using a conductive elastomer.

コンデンサFは、2枚の高導電性エラストマーシート面の間に誘電エラストマーを挿入して製作される。コイルLは、細くて薄い高導電性エラストマーに絶縁性エラストマーを貼り付けたものを円筒形に巻いて製作される。   The capacitor F is manufactured by inserting a dielectric elastomer between two highly conductive elastomer sheet surfaces. The coil L is manufactured by winding a thin, high-conductivity elastomer with an insulating elastomer pasted into a cylindrical shape.

高導電性エラストマーに絶縁性エラストマーを貼り付けるのは、高導電性エラストマーによる巻線間の導通を防ぐためである。絶縁性エラストマーを貼り付けずに、高導電性エラストマーの周囲表面に絶縁材料をコーティングしてもよい。   The reason why the insulating elastomer is attached to the highly conductive elastomer is to prevent conduction between the windings due to the highly conductive elastomer. The insulating material may be coated on the peripheral surface of the highly conductive elastomer without attaching the insulating elastomer.

本発明を適用した体動検出装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Embodiment of the body movement detection apparatus to which this invention is applied. 感圧センサ手段の一実施形態を示す断面図及び等価回路である。It is sectional drawing and equivalent circuit which show one Embodiment of a pressure-sensitive sensor means. 感圧センサ手段の他の実施形態を示す断面図及び等価回路である。It is sectional drawing and an equivalent circuit which show other embodiment of a pressure-sensitive sensor means. 本発明を適用した体動検出装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows other embodiment of the body movement detection apparatus to which this invention is applied. 分岐入出力端子を有する感圧センサ手段の一実施形態を示す平面図及び等価回路である。It is the top view and equivalent circuit which show one Embodiment of the pressure-sensitive sensor means which has a branch input / output terminal. 分岐入出力端子を有する感圧センサ手段の他の実施形態を示す斜視図及び等価回路である。It is the perspective view and equivalent circuit which show other embodiment of the pressure-sensitive sensor means which has a branch input / output terminal. 分岐入出力端子を有する感圧センサ手段の更に他の実施形態を示す平面図及び等価回路である。It is the top view and equivalent circuit which show other embodiment of the pressure-sensitive sensor means which has a branch input / output terminal. 複数の感圧センサ手段を行方向及び列方向に重ねた実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows embodiment which piled up several pressure sensitive sensor means in the row direction and the column direction. 複数の感圧センサ手段を行方向及び列方向に重ねた他の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows other embodiment which piled up several pressure sensitive sensor means in the row direction and the column direction. 食込み体積検出手段を有する体動検出装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Embodiment of the body movement detection apparatus which has a biting volume detection means. 接触面積検出手段を有する体動検出装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Embodiment of the body movement detection apparatus which has a contact area detection means. 抵抗値補正手段を有する抵抗検出手段の一実施形態を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows one Embodiment of the resistance detection means which has a resistance value correction means. 導電性エラストマーを用いた、リード線、抵抗、コンデンサ、コイルの構成例を示す斜視図及び等価回路である。It is the perspective view and equivalent circuit which show the structural example of a lead wire, resistance, a capacitor | condenser, and a coil using a conductive elastomer.

符号の説明Explanation of symbols

100 圧力センサ手段
101〜104 感圧センサ手段
101a 電極取付部
101b 電極
200 圧力検出手段
201 抵抗検出手段
202 抵抗/圧力変換手段
300 圧力分布演算手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Pressure sensor means 101-104 Pressure sensitive sensor means 101a Electrode attaching part 101b Electrode 200 Pressure detection means 201 Resistance detection means 202 Resistance / pressure conversion means 300 Pressure distribution calculation means

Claims (5)

就寝時における被験者の身体各部の動きを検出する体動検出装置において、
前記被験者の寝具に配置され、所定形状の領域で受ける圧力により抵抗が変化する少なくとも1個の導電性エラストマーシートを感圧センサとする圧力センサ手段と、
前記導電性エラストマーシートの抵抗変化を電圧または電流に変換して検出する抵抗検出手段と、
検出された抵抗を圧力に変換する抵抗/圧力変換手段と、
変換された前記圧力値より圧力分布を演算する圧力分布演算手段と、
を備えることを特徴とする体動検出装置。
In the body motion detection device that detects the movement of each part of the subject's body at bedtime,
Pressure sensor means arranged on the bedding of the subject and having at least one conductive elastomer sheet whose resistance changes depending on the pressure received in a region of a predetermined shape as a pressure sensor;
Resistance detection means for detecting a change in resistance of the conductive elastomer sheet by converting it into a voltage or current; and
Resistance / pressure converting means for converting the detected resistance into pressure;
Pressure distribution calculating means for calculating a pressure distribution from the converted pressure value;
A body motion detection device comprising:
前記圧力センサ手段は、所定間隔を持って複数枚の所定形状の導電性エラストマーシートに分割して配置され、隣り合う2枚の導電性エラストマーシートの一方の面の全部または一部を高導電性エラストマーシートまたは導電体で接続し、次の隣り合う導電性エラストマーシートに対しては、反対側の面の全部または一部を高導電性エラストマーシートまたは導電体でその手前の導電性エラストマーシートに接続し、その隣以降は隣り合う導電性エラストマーシートとの接続面の側を交互に変えてすべての導電性エラストマーシートを接続した構造を特徴とする請求項1に記載の体動検出装置。   The pressure sensor means is divided into a plurality of conductive elastomer sheets having a predetermined shape with a predetermined interval, and all or part of one surface of two adjacent conductive elastomer sheets is highly conductive. Connect with an elastomer sheet or conductor, and for the next adjacent conductive elastomer sheet, connect all or part of the opposite surface to the previous conductive elastomer sheet with a highly conductive elastomer sheet or conductor. The body motion detecting device according to claim 1, further comprising a structure in which all the conductive elastomer sheets are connected by alternately changing the side of the connection surface with the adjacent conductive elastomer sheet. 前記導電性エラストマーシートは、両端の入出力端子間の途中に少なく共1個の分岐入出力端子が形成され、この分岐入出力端子と前記両端の入出力端子の一方または双方間の抵抗値が検出されることを特徴とする請求項1または2に記載の体動検出装置。   In the conductive elastomer sheet, at least one branch input / output terminal is formed midway between the input / output terminals at both ends, and the resistance value between one or both of the branch input / output terminals and the input / output terminals at both ends is small. The body motion detection device according to claim 1, wherein the body motion detection device is detected. 前記導電性エラストマーシートを、同一方向に複数個並べた感圧センサ手段の列、及びその列とは直交する方向に複数個並べた感圧センサ手段の列を重ね合わせた圧力センサ手段を備える請求項1乃至3のいずれかに記載の体動検出装置。   A pressure sensor means comprising a plurality of pressure sensitive sensor means arranged in the same direction and a plurality of pressure sensitive sensor means arranged in a direction orthogonal to the line. Item 4. The body motion detection device according to any one of Items 1 to 3. 前記導電性エラストマーの圧縮永久歪,反発弾性低下,劣化による抵抗値の変化を、それまでの圧縮履歴または抵抗値の変動履歴に応じて補正する抵抗値補正手段を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の体動検出装置。   2. A resistance value correcting unit that corrects a change in resistance value due to compression set, reduction in impact resilience, or deterioration of the conductive elastomer according to a compression history or a resistance value fluctuation history. The body motion detection device according to any one of 1 to 4.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017522062A (en) * 2014-06-18 2017-08-10 エステーベーエル メディカル リサーチ アーゲーStbl Medical Research Ag Strain gauge mechanism and orthosis equipped with this strain gauge mechanism

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